基于ABAQUS的泄洪闸特种钢结构运营期参数分析

为研究函江水利枢纽工程二期泄洪闸门特种钢梁结构设计合理性,采用ABAQUS开展了闸门运营期静、动力荷载下钢梁结构响应特征,研究获得了闸门横、纵梁应力特征与主梁梁高关系,以梁高1.6 m下应力最合理。从闸门结构位移特征评价了主梁梁高与之关联性,同样是在梁高1.6 m下位移变化较为合适。基于地震波动力荷载计算获得了有、无水工况下动力响应的差异,探讨了地震波幅值对结构动力相应特征影响,揭示了主梁梁高与动力响应特征间关系,认为梁高1.6 m为静、动力响应特征综合优势最高。研究成果可为水工结构设计优化以及静、动力响应分析提供参考。     

基于构件协同工作的平面钢闸门主梁最优梁高研究

关于水工平面钢闸门主梁梁高的选取问题,规范未给出通用的取值范围,在工程中多以未考虑主梁与其他构件协同工作的理论求解公式为参考。在满足稳定性要求、考虑面板及隔板等构件与主梁协同工作的条件下,采用有限元分析理论,建立平面钢闸门空间有限元模型,计算分析主梁的强度和刚度的变化规律,给出合理的平面钢闸门主梁的最优梁高。结果表明:在考虑各构件协同工作时的主梁受力更贴合实际情况;在最小梁高与经济梁高之间存在最优梁高,与最小梁高的比值约为1. 038,与理论公式计算的最优梁高相比,可使主梁翼缘、腹板等构件的应力减小,在此梁高下可使主梁工作性能发挥到最优。计算结果可为平面钢闸门梁高的设计提供参考。     

水工钢闸门主梁的最优梁高

对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主,理论不完善,未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题,依据现行钢闸门设计规范,以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件,以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数,分别建立单轴、双轴对称截面下的简支式和双悬臂式主梁梁高的优化模型。采用半解析法推导出简支式和双悬臂式主梁的最优梁高理论公式。通过与已建工程对比,结果表明:推导的最优梁高公式计算的梁高均与实际工程中的梁高接近,且公式有进一步优化的空间;通过减小隔板高厚比与主梁腹板高厚比可达到降低梁高的目的。该理论公式一方面可应用于工程实践,另一方面也可为完善规范提供理论基础。     

西溪船闸平面钢闸门主梁梁高的优选

根据渠系布置和面板厚度，应用最优梁高的实用公式直接进行闸门主梁截面的优化设计，显著提高了设计的速度和质量，保证了工程设计的进度，具有现实的意义。     

弧形闸门排水孔对其工作性态的影响分析

以某水电站溢洪道工作闸门为例,利用ANSYS软件建立了弧形闸门三维有限元仿真分析模型。分析比较了不设排水孔、开设排水孔两种情况下弧形闸门各构件应力、变形的差异,并通过改变排水孔截面尺寸的方法,分析了弧形闸门各构件应力、变形随排水孔截面尺寸的变化规律。研究结果表明:开设排水孔以后,闸门的工作性态发生很大变化;而当排水孔截面尺寸小于1/4主梁腹板宽度时,闸门各构件的应力、变形几乎不受排水孔截面尺寸的影响,因此排水孔的截面尺寸应在1/4主梁腹板宽度内选取。     

弧形闸门支铰大梁梁高优化分析

弧形闸门支铰大梁的梁高关系着闸室的稳定和施工经济问题。以某泄洪洞进水塔的弧形闸门支铰大梁梁高优化设计为例,利用ABAQUS有限元计算方法对不同梁高的支铰大梁进行了结构计算和应力分析,研究大梁在弧形闸门推力作用下的变形和其与侧墙交界面上的应力分布情况。结果表明:在考虑山体作用后,梁高为3.5 m的支铰大梁其最大主拉应力已低于混凝土的抗拉强度设计值,在保证支铰大梁结构安全的基础上,兼顾了工程经济效益。可为今后弧形闸门支铰大梁设计提供有效参考。     

风仪航电枢纽工程冲沙闸表孔工作闸门变截面主梁的经济性比较

嘉陵江凤仪航电枢纽工程泄洪冲沙闸工作闸门共22扇,单孔净宽12m,孔口跨度较大,孔数多。比较分析了该工作闸门采用变截面主梁和等截面主梁的经济性;论证了大跨度闸门采用变截面主梁的必要性和经济性。     

斜支臂弧形闸门的经济梁高

针对斜支臂弧形闸门结构特点，并充分考虑面板和隔板对主梁高度的影响，以设计规范为依据，以抗弯和抗剪为控制性约束，并适当计入轴力，以主梁和隔板总重最轻为优化目标，经严格理论推导，作者提出了简便实用的经济梁高理论公式并给出算例。     

平面钢闸门主梁排水孔对结构受力的影响

以某水电站平面钢闸门设计为例,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,对主梁腹板有无排水孔及孔口尺寸不同时闸门各个构件应力、变形进行分析。研究结果表明,当近椭圆孔口尺寸为700 mm×350 mm时,各个构件的应力与变形值均符合规范要求,部分区域的应力集中效应减弱,闸门各构件的应力、变形几乎不受开孔的影响,平面闸门构件应力、变形随着排水孔截面尺寸变小而减小,为保证结构安全,设计时需进行严格的力学分析。     

弹性固支平板钢闸门主梁的可靠度分析

针对目前平板钢闸门结构形式存在的内力分布不均,主梁跨中弯矩大的问题,根据超静定结构承载力高于静定结构的原理,提出了弹性固定支座平板钢闸门主梁新型结构形式。以跨中截面与支座截面等安全度为原则,确定弹性固定支座截面合理转角;根据结构可靠度理论评价该结构主梁的可靠度指标,并与现行结构形式主梁的可靠度进行比较。结果表明：该新型结构可以在主梁截面不变情况下提高可靠度指标 1.44 ,在可靠度指标不变情况下减少材料30%,可靠度沿跨长的分布均匀,为一种经济合理、安全可靠的结构形式。     

不设主梁下翼缘的反向挡水闸门力学特性分析

针对反向或双向挡水平面闸门主梁下翼缘对闸门结构强度、刚度和稳定性影响的问题,采用材料力学法和三维有限元法对其进行探究。对反向挡水闸门主梁设置和不设置下翼缘两种情况分别进行了计算,并对两种情况下主梁的强度、刚度、稳定性(整体和局部)和经济性等进行了对比分析。结果表明,与设置主梁下翼缘相比,不设置主梁下翼缘的反向挡水闸门主梁强度提高16. 9%,刚度提高10. 3%,稳定性提高22. 7%,节省材料30%。建议修订完善闸门规范时应明确指出对于反向或双向挡水平面闸门,主梁横截面为双轴对称时可不设置主梁下翼缘。研究可为实际工程中不设置闸门主梁下翼缘可确保反向或双向挡水闸门结构安全提供一定的理论基础。     

平面定轮闸门三维有限元分析

本文利用软件对某水闸平面钢闸门主梁、次梁作了三维有限元变形、应力计算,得到该闸门在静水压力下的变形及应力分布规律,对其刚度、强度进行了校核,得出了一些有益的结论,并与传统的设计计算书作对比。     

基于有限元法的平面钢闸门结构整体性优化设计

运用有限元法,对水工平板钢闸门进行校核洪水位与正常蓄水位两种工况下的静力分析,依据相应规范验证钢闸门设计的正确性,并找出闸门设计的不足之处,即由于配重块的存在导致闸门主梁腹板处出现局部应力过大的情况.对此进行优化设计,将配重块的质量均匀地分配到闸门整体的结构中,解决了由于配重块的存在所导致的局部应力过大的问题,同时提高了闸门的整体性.     

弧形钢闸门主梁布置位置优化研究

弧形钢闸门的使用对保证水利枢纽的正常运行具有重要作用和意义.文章以某水电站弧形钢闸门为例,利用数值模拟的方法,展开主梁布置位置的优化研究.根据模拟计算结果,认为上主梁与中主梁的间距为6.0 m,中主梁与下主梁的间距为4.5 m时主梁的关键部位应力计算结果最优,为最佳方案,建议在工程设计中采用.     

大型人字闸门结构变形和应力分析

葛洲坝1号船闸下闸首人字闸门用空间壳、梁和杆的组合有限单元成功地计算了在关闭档水状态下的变形和应力,所得结果与原型观测结果一致。计算和分析表明:主梁和次梁内均只出现压应力,在沿梁的长度方向即闸门的宽度方向压应力较大;挡水面板在水平方向膜应力较大且为压应力;同时在该方向存在大小与之相当的局部弯曲应力;挡水面板在铝直方向的局部弯曲应力最大。所得结果也揭示了一些与传统设计理论不一致的规律:主梁在靠近端部的横截面上的正应力不呈线性分布;次梁以压应力为主而弯曲应力很小;挡水面板被主、次梁和纵隔板分隔出来的部分并不完全等同于四边固定矩形板。本文作者认为,在门轴支承强度允许的情况下,减少主梁的数目,增加次梁的数目,也能保证闸门的强度;增加纵隔板数目不仅可以减小挡水面板在铅直方向的局部弯曲应力,而且能增强闸门的开门和关门刚度。     

钢筋混凝土平面闸门计算程序（PC—1500机）

本程度考虑了表孔和深孔、双主梁和多主梁等计算情况，只需画出闸门布置草图，输入少量数据即可计算并打印出面板、主梁内力及配筋结果、闸门重量及重心位置，面板视为承受梯形荷载的不等跨双悬臂连续板，采用高斯消去法求解三弯矩方程组，主梁荷载等于相应面板的支座技力，配筋计算均按现行有关规范进行，并配以实例说明。     

折线式人字闸门主横梁内力及变形分析

通过对平面人宇闸门主横梁受力特点、结构特征及内力、应力分布规律的分析，提出了人字闸门主横梁应为拆线式变截面梁；并用实例从主横梁内力、应力的分布及强度、刚度、局部稳定性、经济合理性等方面，阐述了折线式人字闸门的优越性。     

折线式人字闸门主横梁内力及变形分析

通过对平面人字闸门主横梁受力特点、结构特征及内力、应力分布规律的分析，提出了人字闸门主横梁应为折线式变截面梁；并用实例从主横梁内力、应力的分布及强度、刚度、局部稳定性、经济合理性等方面，阐述了折线式人字闸门的优越性。     

基于ANSYS的弧形闸门支臂屈曲分析研究

结合工程实例,利用ANSYS对弧形闸门支臂进行特征值屈曲分析。分析了支臂夹角、支臂主梁截面尺寸、支臂立柱截面尺寸、支臂斜支杆截面尺寸等参数对屈曲临界荷载的影响。结果表明:支臂失稳主要表现形式为支臂上主梁失稳,前10阶屈曲荷载相差不大,失稳变形随阶数增大而减小;支臂主梁截面尺寸对支臂屈曲荷载的影响最大,支臂立柱截面尺寸的影响基本可以忽略,不设置支臂斜支杆可明显提高支臂的稳定性。     

底铰式钢闸门底横轴结构优化及分析

底铰式钢闸门由于整体用钢量大,造价较高,影响了该产品的推广。为进一步优化底铰式钢闸门的结构,降低其制造成本,结合工程实例,对底铰式钢闸门底横轴的设计方法进行了介绍,通过截面剪应力和正应力的计算,指出了等截面形式的不经济性,阐述了可通过变截面底横轴的形式在保证结构安全的前提下,提高底横轴结构的经济性,并通过计算截面应力进行了验证。此外对变截面底横轴结构的优点和弊端进行了论述和验算,说明变截面底横轴结构在节省用钢量、降低制造成本的同时,会降低抗扭刚度,增大底横轴扭转角,降低钢闸门溢流的整体美观性,并提出了解决该弊端的思路。更多还原